KR20220119728A - 이차전지의 전극판 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

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김성철
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 전극판 제조장치는, 로어 플레이트; 상기 로어 플레이트의 상측으로 이격된 어퍼 플레이트; 캐리어 필름의 상면에 전극시트를 밀착시켜 상기 로어 플레이트와 상기 어퍼 플레이트의 사이로 피딩(feeding)하는 한 쌍의 제1닙롤러; 상기 캐리어 필름 및 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 로어 플레이트 및 어퍼 플레이트의 이후에 위치하고, 상기 전극 시트 및 캐리어 필름의 장력을 유지시키는 한 쌍의 제2닙롤러; 상기 어퍼 플레이트의 저면에 구비되고 상기 전극 시트를 기설정된 형상으로 절단하는 적어도 하나의 커팅 금형; 및 상기 커팅 금형이 상기 전극 시트는 절단하고 상기 캐리어 필름은 비 절단하는 높이로 상기 어퍼 플레이트를 하강시키는 승강 메커니즘을 포함할 수 있다. 상기 커팅 금형은 폐루프 형상을 가질 수 있다.

Description

이차전지의 전극판 제조장치 및 제조방법
본 발명은 이차전지의 전극판 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 방전과 역방향인 충전과정을 통하여 반복 사용이 가능한 전지이며, 그 종류로는 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬-금속 전지, 리튬-이온(Ni-Ion) 전지 및 리튬-이온 폴리머 전지(Li-Ion Polymer Battery, 이하 "LIPB"라 함) 등이 있다.
이차전지는 양극, 음극, 전해질, 분리막으로 구성되며, 서로 다른 양극 및 음극 소재의 전압차이를 이용하여 전기를 저장 및 발생시킨다. 여기서, 방전이란 전압이 높은 음극에서 낮은 양극으로 전자를 이동시키는 것이며(양극의 전압 차이만큼 전기를 발생), 충전이란 전자를 다시 양극에서 음극으로 이동시키는 것으로 이때 양극물질은 전자와 리튬이온을 받아들여 원래의 금속산화물로 복귀하게 된다. 즉, 이차전지는 충전될 때 금속 원자가 분리막을 통하여 양극에서 음극으로 이동함에 따라 충전 전류가 흐르게 되고, 반대로 방전될 때 금속 원자는 음극에서 양극으로 이동하며 방전 전류가 흐르게 된다.
이러한 리튬 이차전지는 일반적으로 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머전지라 한다. 또한, 리튬 이차전지의 외장재는 여러가지 종류로 형성될 수 있고, 대표적인 외장재의 종류는 원통형(Cylindrical), 각형(Prismatic), 파우치(Pouch) 등이 있다. 상기 리튬 이차전지의 외장재 내부에는 양극판, 음극판 및 그 사이에 개재되는 분리막(세퍼레이터, Separator)가 적층되거나 권취된 전극조립체가 구비된다.
예를 들어, 리튬 이온 폴리머 배터리 셀은 파우치의 내부에 양극판, 음극판 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극 조립체가 내장되어 있고, 전극 조립체의 양극판과 음극판으로부터 돌출된 양극 및 음극의 전극 탭이 양극 및 음극의 전극 리드에 각각 전기적으로 연결되어 파우치의 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.
종래의 배터리 셀 제조장치는, 전극 시트를 커팅하여 단위 전극 시트를 형성하고, 상기 단위 전극 시트를 노칭하여 전극 탭을 갖는 전극판을 형성하였다. 즉, 종래의 배터리 셀 제조장치는 커팅 공정과 노칭 공정을 별도로 수행하였다. 따라서 제조 장치가 복잡해지고 공차가 증가하는 문제점이 있었다.
KR 10-2017-0000079A (2017.01.02. 공개) KR 10-2015-0062738A (2015.06.08. 공개)
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 고품질의 전극판을 제조하는 이차전지의 전극판 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 생산성이 향상된 이차전지의 전극판 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 전극판 제조장치는, 로어 플레이트; 상기 로어 플레이트의 상측으로 이격된 어퍼 플레이트; 캐리어 필름의 상면에 전극시트를 밀착시켜 상기 로어 플레이트와 상기 어퍼 플레이트의 사이로 피딩(feeding)하는 한 쌍의 제1닙롤러; 상기 캐리어 필름 및 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 로어 플레이트 및 어퍼 플레이트의 이후에 위치하고, 상기 전극 시트 및 캐리어 필름의 장력을 유지시키는 한 쌍의 제2닙롤러; 상기 어퍼 플레이트의 저면에 구비되고 상기 전극 시트를 기설정된 형상으로 절단하는 적어도 하나의 커팅 금형; 및 상기 커팅 금형이 상기 전극 시트는 절단하고 상기 캐리어 필름은 비 절단하는 높이로 상기 어퍼 플레이트를 하강시키는 승강 메커니즘을 포함할 수 있다. 상기 커팅 금형은 폐루프 형상을 가질 수 있다.
상기 이차전지의 전극판 제조장치는, 상기 커팅 금형에 의해 형성된 전극판을 픽업하는 픽업부를 더 포함할 수 있다. 상기 픽업부는 상기 상기 캐리어 필름 및 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 한 쌍의 제2닙롤러의 이전에 위치할 수 있다.
상기 이차전지의 전극판 제조장치는, 상기 어퍼 플레이트의 저면에 구비되고 상기 커팅 금형보다 더 하측으로 돌출된 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
상기 이차전지의 전극판 제조장치는, 상기 어퍼 플레이트의 하강 시 상기 전극 시트를 상측에서 가압하여 상기 전극 시트 및 캐리어 필름의 높이를 조절하는 가압부를 더 포함할 수 있다.
상기 가압부는, 상기 전극 시트 및 캐리어 필름의 이동 방향에 대해 상기 어퍼 플레이트의 이전에 위치한 제1가압부; 및 상기 전극 시트 및 캐리어 필름의 이동 방향에 대해 상기 어퍼 플레이트의 이후에 위치한 제2가압부를 포함할 수 있다.
상기 어퍼 플레이트가 상승하면 상기 캐리어 필름의 저면은 상기 로어 플레이트의 상측으로 이격되고, 상기 어퍼 플레이트가 하강하면 상기 캐리어 필름의 저면은 상기 로어 플레이트에 접할 수 있다.
상기 캐리어 필름은 PET(polyethylene terephthalate) 재질일 수 있다.
상기 커팅 금형은, 상기 전극 시트의 코팅부를 절단하는 제1커팅부; 및 상기 제1커팅부와 이어지고 상기 전극 시트의 무지부를 절단하는 제2커팅부를 포함할 수 있다.
상기 이차전지의 전극판 제조장치는, 릴(reel) 상태의 전극 시트를 언 와인딩시키는 어퍼 롤; 상기 어퍼 롤에 의해 언 와인딩된 전극 시트를 상기 한 쌍의 제1닙롤러 사이로 안내하는 적어도 하나의 어퍼 가이드 롤러; 릴(reel) 상태의 캐리어 필름을 언 와인딩시키고 상기 어퍼 롤의 하측에 위치한 로어 롤; 및 상기 로어 롤에 의해 언 와인딩된 캐리어 필름을 상기 한 쌍의 제1닙롤러 사이로 안내하는 적어도 하나의 로어 가이드 롤러를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 전극판 제조방법은, 캐리어 필름 및 전극시트가 한 쌍의 제1닙롤러 사이를 통과하며 서로 부착되어 어퍼 플레이트와 로어 플레이트의 사이로 피딩되는 피딩 단계; 상기 어퍼 플레이트가 상기 로어 플레이트를 향해 하강하여, 상기 어퍼 플레이트의 저면에 구비된 폐루프 형상의 커팅 금형이 상기 캐리어 필름의 상면에 부착된 전극시트를 기설정된 형상으로 절단하여 전극판을 형성하는 커팅 단계; 및 픽업부가 상기 캐리어 필름 상에서 이동한 상기 전극판을 픽업하는 픽업 단계를 포함할 수 있다. 상기 커팅 단계 시, 상기 커팅 금형은 상기 전극 시트만 절단하고 상기 캐리어 필름은 비절단할 수 있다.
상기 한 쌍의 제1닙롤러는 상기 전극시트 및 캐리어 필름을 기설정된 주기에 따라 간헐적으로 피딩할 수 있다.
상기 커팅 단계는, 상기 어퍼 플레이트의 저면에 구비되고 상기 커팅 금형보다 더 하측으로 돌출된 탄성부재에 의해 상기 전극 시트가 가고정되는 과정; 및 상기 탄성부재가 상기 전극 시트에 접촉한 상태에서 상기 어퍼 플레이트가 더 하강하여 상기 커팅 금형이 상기 전극 시트를 절단하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 커팅 단계는, 가압부가 상기 전극 시트를 상측에서 가압하여 상기 전극 시트 및 캐리어 필름의 높이를 조절하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 가압부는, 상기 전극 시트 및 캐리어 필름의 이동 방향에 대해 상기 어퍼 플레이트의 이전에 위치한 제1가압부; 및 상기 전극 시트 및 캐리어 필름의 이동 방향에 대해 상기 어퍼 플레이트의 이후에 위치한 제2가압부를 포함할 수 있다.
상기 커팅 금형은, 상기 전극 시트의 코팅부를 절단하는 제1커팅부; 및
상기 제1커팅부와 이어지고 상기 전극 시트의 무지부를 절단하는 제2커팅부를 포함할 수 있다.
상기 커팅 단계 시 상기 캐리어 필름의 저면은 상기 로어 플레이트에 접하고, 상기 커팅 단계 이후 상기 어퍼 플레이트가 상승하면 상기 캐리어 필름의 저면은 상기 로어 플레이트의 상측으로 이격될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 전극판 본체와 전극탭이 동시에 컷팅되므로 제조 속도가 향상되고 공차가 줄어들 수 있다. 이로써, 전극판의 품질이 향상되고 생산성이 증가할 수 있다.
또한, 캐리어 필름은 커팅되지 않으므로, 전극판은 캐리어 필름에 의해 신뢰성있게 운반될 수 있다.
또한, 픽업부에 의해 캐리어 필름 상의 전극판이 용이하게 픽업 및 이송될 수 있다.
또한, 커팅 금형은 탄성 부재 및 가압부에 의해 가고정된 전극 시트를 안정적으로 커팅할 수 있다. 이로써 전극판의 공차가 줄어들 수 있다.
또한, 컷팅 공차를 최소화 및 배터리의 전극사이즈를 극대화하여 배터리 면적대비 용량을 증가시킬 수 있다.
또한, 커팅 금형의 형상을 달리하여 다양한 형상의 전극판을 용이하게 제작할 수 있다.
또한, 종래의 제조장치와 비교하여 공정이 줄어드므로 설비 투자비가 줄어들고 전극판의 생산단가가 저렴해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 전극판 제조장치의 개략도이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 전극판 제조장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로딩 유닛 및 가이드 유닛이 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 피딩 유닛 및 커닝 유닛이 도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 커팅 유닛 및 언로딩 유닛이 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전극 시트의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시에에 따른 커팅 금형을 하측에서 바라본 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
이하에서, 일 요소가 타 요소에 "체결" 또는 "연결"된다고 기재된 것은, 두 요소가 직접 체결되거나 연결된 것을 의미하거나, 두 요소 사이에 제3의 요소가 존재하고 상기 제3의 요소에 의해 두 요소가 서로 연결되거나 체결된 것을 의미할 수 있다. 반면, 일 요소가 타 요소에 "직접 체결" 또는 "직접 연결"된다고 기재한 것은, 두 요소 사이에 제3의 요소가 존재하지 않는다고 이해될 수 있을 것이다.
또한, 이하에서 설명하는 구성 요소들과 관련하여, 접미사 "장치" 및 "유닛"은 설명의 용이성을 고려하여 기재된 것이며, 다른 의미를 가지지 않는다. 따라서 접미사 "장치" 및 "유닛"은 상호 교환적으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 전극판 제조장치의 개략도이다.
본 발명의 실시에에 따른 이차전지의 전극판 제조장치(1)(이하, "제조 장치")는, 로딩 유닛(loading unit)(100)과, 가이드 유닛(guide unit)(200)과, 피딩 유닛(feeding unit)(300)과, 언로딩 유닛(unloading unit)(400)과, 커팅 유닛(cutting unit)(500)을 포함할 수 있다. 제조 장치(1)는 픽업 유닛(pick-up unit)(600)(도 2a 참조)를 더 포함할 수 있다.
로딩 유닛(100)은 릴(reel) 상태의 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)을 언와인딩하여 피딩 유닛(300)으로 공급할 수 있다.
가이드 유닛(200)은 로딩 유닛(100)에서 공급된 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)을 피딩 유닛(300)으로 가이드할 수 있다.
피딩 유닛(300)은 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)을 서로 합치시켜 커팅 유닛(500)으로 피딩할 수 있다. 전극 시트(10)는 캐리어 필름(20)의 상면에 부착될 수 있다. 피딩 유닛(300)은 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)의 피딩 주기 및 속도를 조절할 수 있다.
언로딩 유닛(400)은, 피딩 유닛(300)과 함께 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)을 일정한 장력을 유지시키며 커팅 유닛(500)을 통과하도록 이동시킬 수 있다. 언로딩 유닛(400)은 전극판이 제조되고 남은 잔여 전극 시트(10)와, 캐리어 필름(20)을 언 로딩시킬 수 있다.
커팅 유닛(500)은 피딩 유닛(300)과 언로딩 유닛(400)의 사이에 위치할 수 있다. 커팅 유닛(500)은 캐리어 필름(20)의 상면에 부착된 전극 시트(10)를 블랭킹(blanking) 방식으로 커팅하여 전극탭이 구비된 전극판을 형성할 수 있다. 상기 전극판은 양극판 또는 음극판일 수 있다.
픽업 유닛(600)(도 2 참조)은 커팅 유닛(500)에 의해 형성된 전극판을 캐리어 필름(20)의 상측에서 픽업하여 이송시킬 수 있다. 픽업 유닛(600)은 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)의 이동 방향에 대해, 커팅 유닛(500)의 이후에 위치하고 언로딩 유닛(400)의 이전에 위치할 수 있다.
전극 시트(10)는 집전체 시트 상에 코팅부 및 무지부가 구비되어 형성될 수 있다.
캐리어 필름(20)은 PET(polyethylene terephthalate) 재질일 수 있다. 캐리어 필름(20)은 피딩 유닛(300)과 언로딩 유닛(400) 사이에서 전극 시트(10)를 운반하는 캐리어 역할을 수행할 수 있다.
제조 장치(1)는 가이드 유닛(200)과, 피딩 유닛(300)과, 언로딩 유닛(400)과, 커팅 유닛(500)을 지지하는 베이스 프레임(2)를 더 포함할 수 있다. 베이스 프레임(2)은 수평하게 배치될 수 있다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 전극판 제조장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 피딩 유닛(300)은 한 쌍의 제1닙롤러(nip roller)(310)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 제1닙롤러(310)는 서로 반대 방향으로 회전할 수 있다. 한 쌍의 제1닙롤러(310)는 수직 방향으로 이격될 수 있다.
전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)은 한 쌍의 제1닙롤러(310) 사이를 통과하며 서로 합치될 수 있고, 커팅 유닛(500) 방향으로 이동할 수 있다.
전극 시트(10)는 한 쌍의 제1닙롤러(310) 중 상측에 위치한 제1닙롤러(310)에 접촉할 수 있고, 캐리어 필름(20)은 한 쌍의 제1닙롤러(310) 중 하측에 위치한 제1닙롤러(310)에 접촉할 수 있다. 따라서 전극 시트(10)는 캐리어 필름(20)의 상면에 부착될 수 있다.
한 쌍의 제1닙롤러(310)는 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)을 기설정된 주기에 따라 간헐적으로 피딩할 수 있다. 즉, 한 쌍의 닙롤러(310)는 주기적으로 회전과 회전 중지를 반복할 수 있다.
커팅 유닛(500)은 로어 플레이트(510)와, 로어 플레이트(510)의 상측으로 이격된 어퍼 플레이트(250)와, 어퍼 플레이트(520)의 저면에 구비된 커팅 금형(530)을 포함할 수 있다. 커팅 유닛(500)은 어퍼 플레이트(520)의 저면에 구비된 탄성 부재(540)를 더 포함할 수 있다.
로어 플레이트(510) 및 어퍼 플레이트(520)는 수평하게 배치될 수 있다. 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)은 로어 플레이트(510)와 어퍼 플레이트(520)의 사이를 지날 수 있다. 즉, 로어 플레이트(510)의 상면은 캐리어 필름(20)의 저면을 향할 수 있고, 어퍼 플레이트(520)의 저면은 전극 시트(10)의 상면을 향할 수 있다.
캐리어 필름(20)은 로어 플레이트(510)와 이격된 상태에서 이동할 수 있다. 즉, 이동중인 캐리어 필름(20)과 로어 플레이트(510)의 사이에는 갭(g1)이 형성될 수 있다. 상기 갭(g1)은 대략 1mm 내지 2mm일 수 있다. 따라서, 캐리어 름(20)과 로어 플레이트(510) 사이에는 마찰이 발생하지 않고, 캐리어 필름(20)의 손상을 최소화할 수 있다.
어퍼 플레이트(520)는 후술할 승강 메커니즘(550)(도 4 참조)에 의해 승강될 수 있다. 즉, 어퍼 플레이트(520)와 로어 플레이트(510)의 상하 거리는 가변될 수 있다.
커팅 금형(530)은 어퍼 플레이트(520)의 저면에서 하측으로 돌출되게 구비될 수 있다. 커팅 금형(530)은 어퍼 플레이트와 함께 승강할 수 있다. 커팅 금형(530)은 전극판과 대응되는 형상을 가질 수 있다.
커팅 금형(530)은 전극 시트(10)를 기설정된 형상으로 절단할 수 있고, 캐리어 필름(20)을 절단하지 않을 수 있다. 즉, 전극 시트(10)의 커팅시에, 어퍼 플레이트(520)는 커팅 금형(530)이 전극 시트(10)만을 절단하고 캐리어 필름(20)은 절단되지 않는 커팅 레벨까지 하강할 수 있다.
탄성 부재(540)는 어퍼 플레이트(520)의 저면 중 커팅 금형(530)과 간섭하지 않는 위치에 구비될 수 있다. 바람직하게는, 탄성 부재(540)는 커팅 금형(530)보다 내측에 위치할 수 있다. 즉, 커팅 금형(530)은 어퍼 플레이트(520)의 저면 둘레와 탄성 부재(540)의 외둘레 사이에 위치할 수 있다.
탄성부재(540)는 탄성 재질을 가질 수 있다. 예를 들어, 탄성부재(540)는 스펀지일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
탄성부재(540)는 커팅 금형(530)보다 더 하측으로 돌출될 수 있다. 따라서, 어퍼 플레이트(520)의 하강시에 탄성 부재(540)는 커팅 금형(530)보다 먼저 전극 시트(10)에 접촉할 수 있고, 탄성 부재(540)는 전극 시트(10)와 어퍼 플레이트(520)의 사이에서 압착될 수 있다.
따라서, 커팅 금형(530)은 탄성 부재(540)에 의해 가고정된 전극 시트(10)를 안정적으로 커팅할 수 있다. 이로써 전극 시트(10)의 커팅 공차가 줄어들 수 있다.
커팅 유닛(500)은 가압부(591)(592)를 더 포함할 수 있다. 가압부(591)(592)는 어퍼 플레이트(520)의 하강 시에 전극 시트(10)를 상측에서 가압하여 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)의 높이를 조절할 수 있다.
가압부(591)(592)는 어퍼 플레이트(520)와 분리된 상태로 구비될 수 있다.
가압부(591)(592)는, 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)의 이동 방향에 대해 어퍼 플레이트(520)의 이전에 위치한 제1가압부(591)와, 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)의 이동 방향에 대해 어퍼 플레이트(520)의 이후에 위치한 제2가압부(592)를 포함할 수 있다.
어퍼 플레이트의 하강시에, 제1가압부(591)는 어퍼 플레이트(520)의 전단부에 인접할 수 있고, 제2가압부(592)는 어퍼 플레이트(520)의 후단부에 인접할 수 있다. 따라서, 제1가압부(591) 및 제2가압부(592)는 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)이 장력에 의해 들뜨는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 커팅 금형(530)은 가압부(540)에 의해 가고정된 전극 시트(10)를 안정적으로 커팅할 수 있다.
한편, 픽업 유닛(600)은 지지판(610)와, 지지판(610)의 상측으로 이격된 픽업부(620)와, 픽업 바디(620)의 저면에 구비된 흡착판(630)을 포함할 수 있다.
지지판(610)는 캐리어 필름(20)의 하측에 위치할 수 있다. 지지판(610)는 수평하게 배치될 수 있다. 지지판(610)의 상면은 캐리어 필름(20)의 저면을 향할 수 있다. 지지판(610)는 로어 플레이트(510)와 일체로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
지지판(610)의 상면은 로어 플레이트(510)의 상면과 동일 수평면상에 위치할 수 있다. 즉, 지지판(610)의 상면의 높이는 로어 플레이트(510)의 상면의 높이와 동일할 수 있다. 따라서, 캐리어 필름(20)은 지지판(610)와 이격된 상태에서 이동할 수 있다. 이동중인 캐리어 필름(20)과 지지판(610)의 사이에는 갭(g1)이 형성될 수 있다.
픽업부(620)는 픽 앤 플레이스 로봇(Pick & Place Robot)의 말단 장치(End-effector)일 수 있다. 상기 픽 앤 플레이스 로봇은, 시작점과 끝점, 그리고 경로가 고정되어 있는 핸들링 공정에 적용되어 사용될 수 있으며 시퀀스(Sequence)형 로봇이라고 명명될 수도 있다. 픽 앤 플레이스 로봇의 기본 운동은 픽업(Pick-up), 이송(Transfer), 정렬(Placing) 동작이 가능할 수 있다. 상기 픽 앤 플레이스 로봇의 일반적인 구성은 주지 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
흡착판(630)은 캐리어 필름(20)의 상면에 위치한 전극판을 흡착하여 픽업할 수 있다. 픽업부(620)에는 흡착판(630)에 음압을 형성하는 진공 장치(미도시)가 포함될 수 있다.
언로딩 유닛(400)은 한 쌍의 제2닙롤러(nip roller)(410)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 제2닙롤러(410)는 서로 반대 방향으로 회전할 수 있다. 한 쌍의 제2닙롤러(410)는 수직 방향으로 이격될 수 있다.
한 쌍의 제2닙롤러(410)는, 캐리어 필름(20) 및 전극 시트(10)의 이동 방향에 대해, 커팅 유닛(500)의 이후에 위치할 수 있다.
한 쌍의 제2닙롤러(410)는 한 쌍의 제1닙롤러(310)와 동시에 회전할 수 있다. 따라서, 한 쌍의 제2닙롤러(410)는, 한 쌍의 제1닙롤러(310)와 마찬가지로, 주기적으로 회전과 회전 중지를 반복할 수 있다.
한 쌍의 제2닙롤러(410)는, 한 쌍의 제1닙롤러(310)와 함께 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)의 장력을 유지시킬 수 있다. 전극 시트(10)는 한 쌍의 제2닙롤러(410) 중 상측에 위치한 제2닙롤러(410)에 접촉할 수 있고, 캐리어 필름(20)은 한 쌍의 제2닙롤러(410) 중 하측에 위치한 제2닙롤러(410)에 접촉할 수 있다.
한 쌍의 제2닙롤러(410)는, 한 쌍의 제1닙롤러(310)와 수평 방향으로 이격될 수 있다. 따라서, 한 쌍의 제1닙롤러(310)와 한 쌍의 제2닙롤러(410) 사이의 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)은 주름없이 팽팽하고 수평하게 유지될 수 있다.
전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)은 한 쌍의 제2닙롤러(410) 사이를 통과하여 제조 장치(1)에서 언로딩 될 수 있다.
이하, 제조 장치(1)의 작용, 즉 이차전지의 전극판 제조 방법에 대해 설명한다. 제조 장치(1)는 도 2a 내지 도 2g에 도시된 작업을 순차적으로 수행할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 캐리어 필름(20) 및 전극 시트(10)가 한 쌍의 제1닙롤러(310) 사이를 통과하며 서로 부착되어 어퍼 플레이트(510)와 로어 플레이트(520)의 사이로 피딩될 수 있다. 이를 피딩 단계로 명명할 수 있다.
상기 피딩 단계 시, 한 쌍의 제1닙롤러(310)와 한 쌍의 제2닙롤러(410)는 회전하여 전극 시트(10)와 캐리어 필름(20)의 장력을 유지시키며 이동시킬 수 있다. 캐리어 필름(20)은 로어 플레이트(510) 및 지지판(610)와의 사이에 갭(g1)을 형성한 상태로 이동할 수 있다.
또한, 어퍼 플레이트(520) 및 픽업부(620)는 상승한 상태이고, 가압부는 전극 시트(10)를 가압하지 않는 상태일 수 있다.
도 2b를 참조하면, 어퍼 플레이트(520)는 로어 플레이트(510)를 향해 하강하여 커팅 금형(530)이 전극 시트(10)를 기설정된 형상으로 절단하여 전극판을 형성할 수 있다. 이를 커팅 단계로 명명할 수 있다.
상기 커팅 단계 시, 한 쌍의 제1닙롤러(310)와 한 쌍의 제2닙롤러(410)는 회전 중지될 수 있다. 이로 인해 전극 시트(10)와 캐리어 필름(20)의 이동이 중지된 상태에서, 가압부(591)(592)는 전극 시트(10)를 하측으로 가압할 수 있다. 이로 인해, 캐리어 필름(20) 중 제1가압부(591)와 제2가압부(592) 사이 부분의 저면은 로어 플레이트(510)의 상면에 접할 수 있다. 이로써, 커팅 금형(530)에 의한 전극 시트(10)의 절단 시에 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)이 상하로 흔들리지 않고 안정적으로 커팅될 수 있다.
즉, 상기 커팅 단계는 가압부(591)(592)가 전극 시트(10)를 상측에서 가압하여 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)의 높이를 조절하는 과정을 포함할 수 있다.
이후, 어퍼 플레이트(520)는 커팅 레벨까지 하강할 수 있다. 상기 커팅 레벨은 커팅 금형(530)이 전극 시트(10)만 절단하고 캐리어 필름(20)은 비절단하는 높이일 수 있다.
좀 더 상세히, 어퍼 플레이트(520)가 상기 커팅 레벨까지 하강하면 탄성 부재(540)는 전극 시트(10)를 하측으로 가압하여 가고정시킬 수 있고, 커팅 금형(530)은 전극 시트(10)를 안정적으로 커팅할 수 있다.
즉, 상기 커팅 단계는, 탄성부재(540)에 의해 전극 시트(10)가 가고정되는 과정과, 탄성부재(540)가 전극 시트(10)에 접촉한 상태에서 어퍼 플레이트(520)가 더 하강하여 커팅 금형(530)이 전극 시트(10)를 커팅하는 과정을 포함할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 전극 시트(10)를 커팅한 커팅 금형(530)은, 어퍼 플레이트(520)와 함께 상승할 수 있다. 또한, 가압부(591)는 상승하여 전극 시트(10)를 가압하지 않을 수 있다. 따라서 캐리어 필름(20)의 장력에 의해 캐리어 필름(20)과 로어 플레이트(510)의 사이에 갭(g1)이 다시 발생할 수 있다.
또한, 캐리어 필름(20)의 상면에는 커팅 금형(530)에 의해 형성된 전극판(P1)이 부착된 상태일 수 있다.
도 2d를 참조하면, 상기 피딩 단계가 재실시될 수 있다. 즉, 한 쌍의 제1닙롤러(310) 및 한 쌍의 제2닙롤러(410)는 다시 회전할 수 있고, 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)은 다시 이동할 수 있다.
전극판(P1)은 전극 시트(10)의 나머지 부분과 분리된 상태이나, 캐리어 필름(20)에 의해 운반될 수 있다. 한 쌍의 제1닙롤러(310) 및 한 쌍의 제2닙롤러(410)는 전극판(P1)이 지지판(610)와 픽업부(620)의 사이에 도달할때까지 회전할 수 있다.
도 2e 및 도 2f를 참조하면, 픽업부(620)는 캐리어 필름(20) 상의 전극판(P1)을 픽업할 수 있다. 이를 픽업 단계로 명명할 수 있다.
상기 픽업 단계 시, 한 쌍의 제1닙롤러(310)와 한 쌍의 제2닙롤러(410)는 회전 중지될 수 있다. 이로 인해 전극 시트(10)와 캐리어 필름(20)의 이동이 중지된 상태에서, 픽업부(620)는 지지판(610)를 향해 하강할 수 있고, 전극판(P1)은 픽업부(620)에 구비된 흡착판(630)에 흡착될 수 있다. 흡착판(630)과 전극판(P1) 사이의 흡착력은, 전극판(P1)과 캐리어 필름(20) 사이의 부착력보다 강할 수 있다. 따라서, 픽업부(620)가 상승하면 전극판(P1)은 흡착판(630)에 흡착된 상태로 픽업될 수 있다.
또한, 일 전극판(P1)의 픽업 단계와 타 전극판(P2)의 커팅을 위한 컷팅 단계가 동시에 수행될 수 있다. 즉, 어퍼 플레이트(520)와 픽업 유닛(620)은 동시에 상승/하강할 수 있다. 이로써, 일 전극판(P1)의 픽업과 동시에 타 전극판(P2)의 형성이 이뤄질 수 있고, 복수개의 전극판의 제조 속도가 빨라질 수 있다.
도 2g를 참조하면, 상기 피딩 단계가 재실시될 수 있다. 즉, 한 쌍의 제1닙롤러(310) 및 한 쌍의 제2닙롤러(410)는 다시 회전할 수 있고, 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)은 다시 이동할 수 있다. 따라서, 전극판(P1)이 픽업되고 남은 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)은 한 쌍의 제2닙롤러(610) 사이를 통과하여 언로딩될 수 있다.
한 쌍의 제1닙롤러(310) 및 한 쌍의 제2닙롤러(410)는 전극판(P2)이 지지판(610)와 픽업부(620)의 사이에 도달할때까지 회전할 수 있다.
제조 장치(1)는 앞서 설명한 과정들을 반복하며 복수개의 전극판을 연속적으로 형성 및 픽업할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로딩 유닛 및 가이드 유닛이 도시된 도면이다.
로딩 유닛(100)은 프레임(110)와, 캐리어 필름(20)이 감기는 로어 롤(120)과, 전극 시트(10)가 감기는 어퍼 롤(130)과, 캐리어 필름(20)의 장력을 조절하는 제1장력 조절부(140)와, 전극 시트(10)의 장력을 조절하는 제2장력 조절부(150)와, 캐리어 필름(20)을 지지하는 제1지지롤러(145)와, 전극 시트(10)를 지지하는 제2지지롤러(155)를 포함할 수 있다.
로어 롤(120) 및 어퍼 롤(130)은 프레임(110)에 의해 지지될 수 있다. 로어 롤(120) 및 어퍼 롤(130)의 회전축은 나란할 수 있다. 로어 롤(120)은 어퍼 롤(130)보다 낮은 높이에 위치할 수 있다.
로어 롤(120)에는 캐리어 필름(20)이 릴(reel) 상태로 감길 수 있고, 어퍼 롤(130)에는 전극 시트(10)가 릴(reel) 상태로 감길 수 있다.
로어 롤(120)은 캐리어 필름(20)이 언와인딩 되는 방향으로 회전할 수 있고, 어퍼 롤(130)은 전극 시트(10)가 언와인딩 되는 방향으로 회전할 수 있다. 로딩 유닛(100)은 로어 롤(120) 및 어퍼 롤(130)을 각각 회전시키는 모터(미도시)를 포함할 수 있다.
제1장력 조절부(140) 및 제2장력 조절부(150)는 프레임(110)에 의해 지지될 수 있다. 제1장력 조절부(140)는 로어 롤(120)의 상측에 위치하고 어퍼 롤(130)의 하측에 위치할 수 있다. 제2장력 조절부(150)는 어퍼 롤(130)의 상측에 위치할 수 있다.
각 장력 조절부(140)(150)는, 회전 샤프트(141)(151)와, 회전 샤프트(141)(151)와 나란하게 이격된 복수개의 아이들 롤러(142)(152)와, 회전 샤프트(141)(151)와 복수개의 아이들 롤러(142)(152)를 연결하는 한 쌍의 연결부(143)(153)를 포함할 수 있다. 각 장력 조절부(140)(150)는 회전 샤프트(141)(151)를 회전시키는 모터(미도시)를 포함할 수 있다.
회전 샤프트(141)(151)는 각 롤(120)(130)의 회전축과 나란하게 연장될 수 있다. 회전 샤프트(141)(151)는 프레임(110)에 의해 지지될 수 있다.
한 쌍의 회전부(143)(153)의 단부는 회전 샤프트(141)(151)에 연결될 수 있다. 한 쌍의 회전부(143)(153)는 서로 나란한 방향으로 이격될 수 있다. 또한, 아이들 롤러(142)(152)의 양 단부는 한 쌍의 회전부(143)(153)에 연결될 수 있다.
따라서, 한 쌍의 회전부(143)(153)는 회전 샤프트(141)(151)를 중심으로 회전할 수 있고, 복수개의 아이들 롤러(142)(152)는 회전 샤프트(141)(142)를 중심축으로 동일 각속도로 공전할 수 있다.
로어 롤(120)에서 언와인딩 된 캐리어 필름(20)은 제1장력 조절부(140)의 복수개의 아이들 롤러(142)에 접한 상태로 이동할 수 있다. 제1장력 조절부(140)의 회전 샤프트(141)의 회전 방향에 따라 복수개의 아이들 롤러(142)는 로어 롤(120)으로부터 멀어지거나 가까워질 수 있고, 이로써 로어 롤(120)에서 언와인딩되는 캐리어 필름(20)의 장력이 조절될 수 있다.
어퍼 롤(130)에서 언와인딩 된 전극 시트(10)은 제2장력 조절부(150)의 복수개의 아이들 롤러(152)에 접한 상태로 이동할 수 있다. 제2장력 조절부(150)의 회전 샤프트(151)의 회전 방향에 따라 복수개의 아이들 롤러(152)는 어퍼 롤(130)으로부터 멀어지거나 가까워질 수 있고, 이로써 어퍼 롤(130)에서 언와인딩되는 전극 시트(10)의 장력이 조절될 수 있다.
제1지지롤러(145)는 로어 롤(120)의 회전축과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 제1지지롤러(145)는 프레임(110)에 의해 지지될 수 있다. 제1지지롤러(145)는 로어 롤(120) 및 제1장력 조절부(140)로부터 거리가 상이한 복수개가 구비될 수 있다. 예를 들어, 복수개의 제1지지롤러(145)는 로어 롤(120)의 상측 및 제1장력 조절부(140)의 측방에 위치하고, 서로 비스듬한 방향으로 이격되도록 배열될 수 있다.
로어 롤(120)에서 언와인딩되고 제1장력 조절부(140)를 통과한 캐리어 필름(20)은 복수개의 1지지롤러(145) 중 적어도 하나에 의해 지지될 수 있다.
제2지지롤러(155)는 어퍼 롤(130)의 회전축과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 제2지지롤러(155)는 프레임(110)에 의해 지지될 수 있다. 제2지지롤러(155)는 어퍼 롤(130) 및 제2장력 조절부(150)로부터 거리가 상이한 복수개가 구비될 수 있다. 예를 들어, 복수개의 제2지지롤러(155)는 어퍼 롤(130)의 상측 및 제2장력 조절부(150)의 측방에 위치하고, 서로 비스듬한 방향으로 이격되도록 배열될 수 있다.
어퍼 롤(130)에서 언와인딩되고 제2장력 조절부(150)를 통과한 전극 시트(10)은, 복수개의 제2지지롤러(155) 중 적어도 하나에 의해 지지될 수 있다.
로딩 유닛(100)은 각 장력 조절부(140)(150)의 회전 범위를 제한하는 리미터(144)(154)를 더 포함할 수 있다.
리미터(144)(154)는 프레임(110)에 고정될 수 있다. 장력 조절부(140)(150)의 회전에 따라, 연결부(143)(153), 좀 더 상세히는 프레임측 연결부가 리미터(144)(154)에 접촉하여 더 이상 회전하지 못할 수 있다.
리미터(144)(154)는 제1장력 조절부(140)의 회전 범위를 제한하는 제1리미터(144)와, 제2장력 조절부(150)의 회전 범위를 제한하는 제2리미터(154)를 포함할 수 있다.
제1리미터(144)는 제1장력 조절부(140)를 사이에 두고 이격된 한 쌍이 구비될 수 있다. 어느 하나의 제1리미터(144)는 제1장력 조절부(140)의 일 방향(예를 들어, 시계방향)에 대한 회전 범위를 제한할 수 있고, 다른 하나의 제1리미터(144)는 제1장력 조절부(140)의 타 방향(예를 들어, 반시계 방향)에 대한 회전 범위를 제한할 수 있다.
제2리미터(154)는 제2장력 조절부(150)를 사이에 두고 이격된 한 쌍이 구비될 수 있다. 어느 하나의 제2리미터(154)는 제2장력 조절부(150)의 일 방향(예를 들어, 시계방향)에 대한 회전 범위를 제한할 수 있고, 다른 하나의 제2리미터(154)는 제2장력 조절부(150)의 타 방향(예를 들어, 반시계 방향)에 대한 회전 범위를 제한할 수 있다.
한편, 가이드 유닛(200)은, 스트럭쳐 프레임(202)과, 캐리어 필름(20)을 가이드하는 복수개의 로어 가이드 롤러(210)와, 전극 시트(10)를 가이드하는 복수개의 어퍼 가이드 롤러(220)를 포함할 수 있다.
스트럭쳐 프레임(202)은 베이스 프레임(2)의 상측에 배치될 수 있다. 스트럭쳐 프레임(202)은 내부에 스페어(spare) 공간을 형성할 수 있다. 상기 스페어 공간에는 제조 장치(1), 특히 커팅 유닛(500)에 포함된 구성들 중 일부의 예비가 보관될 수 있다.
복수개의 로어 가이드 롤러(210)는 로어 롤(120)의 회전축과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 복수개의 로어 가이드 롤러(210)는 수평 방향으로 서로 이격될 수 있다.
복수개의 로어 가이드 롤러(210)는 베이스 프레임(2)의 상측에 배치될 수 있다. 복수개의 로어 가이드 롤러(210)는 베이스 프레임(2)에 의해 지지될 수 있다.
복수개의 로어 가이드 롤러(210) 중 일부는 스트럭쳐 프레임(202)의 내측에 배치될 수 있다. 이 경우, 스트럭쳐 프레임(202)은 로어 가이드 롤러(210)에 의해 가이드되는 캐리어 필름(20)과 간섭하지 않는 형상을 가질 수 있다. 즉, 복수개의 로어 가이드 롤러(210)에 의해 가이드되는 캐리어 필름(20)은 스트럭쳐 프레임(202)의 내측을 통과할 수 있다.
복수개의 어퍼 가이드 롤러(220)는 어퍼 롤(130)의 회전축과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 복수개의 어퍼 가이드 롤러(220)는 수평 방향으로 서로 이격될 수 있다.
복수개의 어퍼 가이드 롤러(220)는 스트럭쳐 프레임(202)의 상측에 배치될 수 있다. 복수개의 어퍼 가이드 롤러(220)는 스트럭쳐 프레임(202)에 의해 지지될 수 있다. 복수개의 어퍼 가이드 롤러(220)에 의해 가이드되는 전극 시트(10)은 스트럭쳐 프레임(202)의 상측을 통과할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 피딩 유닛 및 커닝 유닛이 도시된 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 커팅 유닛 및 언로딩 유닛이 도시된 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이, 피딩 유닛(300)은 한 쌍의 제1닙롤러(310)를 포함할 수 있다. 또한, 피딩 유닛(300)은 한 쌍의 제1닙롤러(310)가 장착된 한 쌍의 브라켓(311)과, 상기 한 쌍의 브라켓(311) 중 어느 하나가 장착된 제1마운팅 플레이트(312)와, 상기 한 쌍의 제1닙롤러(310) 간 거리를 가변시키는 제1거리 조절부(330)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 제1닙롤러(310)는 로어 롤(120) 및 어퍼 롤(130)의 회전축과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 한 쌍의 제1닙롤러(310)는 한 쌍의 브라켓(311)에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 각 브라켓(311)은 제1닙롤러(310)와 나란한 방향으로 연장될 수 있다.
한 쌍의 브라켓(311)은 어퍼 브라켓(311a) 및 로어 브라켓(311b)을 포함할 수 있다. 어퍼 브라켓(311a) 및 로어 브라켓(311b)은 한 쌍의 제1닙롤러(310)를 사이에 두고 상하로 이격될 수 있다.
어퍼 브라켓(311a)은 상측에 위치한 제1닙롤러(310)를 상측에서 지지할 수 있고, 로어 브라켓(311b)은 하측에 위치한 제1닙롤러(310)를 하측에서 지지할 수 있다.
어퍼 브라켓(311a)은 제1마운팅 플레이트(312)에 고정될 수 있다. 좀 더 상세히, 어퍼 브라켓(311a)의 일 단부는 제1마운팅 플레이트(312)에 체결될 수 있다.
로어 브라켓(311b)은 제1마운팅 플레이트(312)에 고정된 서포터(331)에 의해 지지될 수 있으며, 제1거리 조절부(330)에 의해 승강할 수 있다. 제1거리 조절부(330)는 서포터(331)와 로어 브라켓(311b)의 사이에 위치할 수 있다. 서포터(331)의 일 단부는 제1마운팅 플레이트(312)에 체결되어, 서포터(331)가 수평하게 고정될 수 있다.
제1거리 조절부(330)는 자동 또는 수동으로 로어 브라켓(311b)을 승강하도록 구성될 수 있다. 따라서, 작업자는 한 쌍의 제1닙롤러(310) 간 거리를 용이하게 조절할 수 있다.
피딩 유닛(300)은, 상기 제1마운팅 플레이트(312)에 장착된 한 쌍의 엔드 가이드 롤러(320)를 더 포함할 수 있다.
엔드 가이드 롤러(320)는 제1닙롤러(310)와 나란하게 이격될 수 있다. 엔드 가이드 롤러(320)는, 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)의 이동 방향에 대해 제1닙롤러(310)보다 이전에 위치할 수 있다.
엔드 가이드 롤러(320)는 제1마운팅 플레이트(312)에 의해 지지될 수 있다.
한 쌍의 엔드 가이드 롤러(320)는 상하로 이격될 수 있다. 전극 시트(10)는 한 쌍의 엔드 가이드 롤러(320) 중 상측에 위치한 엔드 가이드 롤러(320)에 접촉할 수 있고, 캐리어 필름(20)은 한 쌍의 엔드 가이드 롤러(320) 중 하측에 위치한 엔드 가이드 롤러(320)에 접촉할 수 있다.
한 쌍의 엔드 가이드 롤러(320) 사이의 거리는, 한 쌍의 제1닙롤러(310) 사이의 거리보다 멀 수 있다. 한 쌍의 제1닙롤러(310) 사이의 간극은, 수평 방향으로 한 쌍의 엔드 가이드 롤러(320) 사이의 간극과 오버랩될 수 있다.
한 쌍의 엔드 가이드 롤러(320)는, 베이스 프레임(2)을 기준으로, 복수개의 로어 가이드 롤러(210)(도 3 참조)보다 높은 지점에 위치할 수 있고, 복수개의 어퍼 가이드 롤러(220)(도 3 참조)보다 낮은 지점에 위치할 수 있다.
따라서, 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)은, 한 쌍의 엔드 가이드 롤러(320)에 가까워질수록 상호간 거리가 가까워질 수 있다. 따라서, 한 쌍의 엔드 가이드 롤러(320) 사이를 통과한 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20) 사이의 거리는 충분히 가까울 수 있고, 한 쌍의 제1닙롤러(310)는 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)을 신뢰성있게 부착시킬 수 있다.
제1마운팅 플레이트(312)는 수직하게 배치될 수 있다. 제1마운팅 플레이트(312)는 수직 프레임(313)에 연결되고, 수직 프레임(313)을 따라 수동 또는 자동으로 높이가 조절될 수 있다. 이로써, 한 쌍의 제1닙롤러(310) 및 한 쌍의 엔드 가이드 롤러(320)의 높이가 조절될 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 커팅 유닛(500)은, 로어 플레이트(510)와, 어퍼 플레이트(520)와, 커팅 금형(530)(도 2a 참조)을 포함할 수 있다. 커팅 유닛(500)은 어퍼 플레이트(520)를 승강시키는 승강 메커니즘(550)을 더 포함할 수 있다.
승강 메커니즘(550)은 어퍼 플레이트(520)의 상면에 연결될 수 있다. 승강 메커니즘(550)은, 커팅 금형(530)이 전극 시트(10)는 절단하고 캐리어 필름(20)은 비 절단하는 높이까지 어퍼 플레이트(520)를 하강시킬 수 있다.
승강 메커니즘(550)의 종류는 한정되지 않으며 당업자는 적절한 메커니즘을 사용할 수 있다. 예를 들어, 승강 메커니즘(550)은 리니어 모션 액츄에이터를 포함할 수 있다.
커팅 유닛(500)은 로어 플레이트(510) 및 승강 메커니즘(550)을 지지하는 지지 프레임(560) 및 지지 프레임(560)를 수평 방향으로 이동시키는 무빙 메커니즘(570)을 더 포함할 수 있다.
지지 프레임(560)은, 제1플레이트(561)와, 상기 제1플레이트(561)의 상측으로 이격되고 승강 메커니즘(550)이 연결된 제2플레이트(562)와, 상기 제1플레이트(561)와 제2플레이트(562) 사이에 배치된 복수개의 기둥(563)을 포함할 수 있다.
로어 플레이트(510)는 제1플레이트(561)에 안착될 수 있다. 어퍼 플레이트(520)는 제1플레이트(561)와 제2플레이트(562)의 사이에 위치할 수 있다. 승강 메커니즘(550)은 제2플레이트(562)의 상측에서부터 제2플레이트(562)를 관통하여 어퍼 플레이트(520)에 연결될 수 있다.
지지 프레임(560)은 제1플레이트(561)의 하측으로 이격된 제3플레이트(564)와, 상기 제1플레이트(561)와 제3플레이트(564)의 사이에 배치된 복수개의 지지대(565)를 더 포함할 수 있다.
무빙 메커니즘(570)은 지지 프레임(560)을 전극 시트(10) 및 캐리어 필름(20)의 이동 방향과 나란한 방향으로 이동시킬 수 있다.
무빙 메커니즘(570)은 액츄에이터(571)와, 가이드 레일(572)과, 슬라이더(573)를 포함할 수 있다.
액츄에이터(571)는 리드 스크류(미도시)가 연결된 모터일 수 있다. 지지 프레임(560), 좀 더 상세히는 제3플레이트(564)의 저면에 체결된 무빙 블록(미도시)은 지지 프레임(560)과 함께 상기 리드 스크류를 따라 이동할 수 있다.
가이드 레일(572)은 지지 프레임(560)의 이동 방향으로 길게 형성될 수 있다. 가이드 레일(572)은 지지 프레임(560)의 하측에 위치할 수 있다.
슬라이더(573)는 지지 프레임(560), 좀 더 상세히는 제3플레이트(564)의 저면에 고정될 수 있고, 가이드 레일(572)을 따라 슬라이딩 될 수 있다. 이로써 지지 프레임(560)의 수평방향 이동이 가이드될 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 언로딩 유닛(400)은 한 쌍의 제2닙롤러(410)를 포함할 수 있다. 또한, 언로딩 유닛(400)은 한 쌍의 제2닙롤러(410)가 장착된 한 쌍의 브라켓(411)과, 상기 한 쌍의 브라켓(411) 중 어느 하나가 장착된 제2마운팅 플레이트(412)와, 상기 한 쌍의 제2닙롤러(410) 간 거리를 가변시키는 제2거리 조절부(430)를 포함할 수 있다.
제2닙롤러(410)는 제1닙롤러(410)와 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 한 쌍의 제2닙롤러(410)는 한 쌍의 브라켓(411)에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 각 브라켓(411)은 제2닙롤러(410)와 나란한 방향으로 연장될 수 있다.
한 쌍의 브라켓(411)은 어퍼 브라켓(411a) 및 로어 브라켓(411b)을 포함할 수 있다. 어퍼 브라켓(411a) 및 로어 브라켓(411b)은 한 쌍의 제2닙롤러(410)를 사이에 두고 상하로 이격될 수 있다.
어퍼 브라켓(411a)은 상측에 위치한 제2닙롤러(410)를 상측에서 지지할 수 있고, 로어 브라켓(411b)은 하측에 위치한 제2닙롤러(410)를 하측에서 지지할 수 있다.
어퍼 브라켓(411a)은 제2마운팅 플레이트(412)에 고정될 수 있다. 좀 더 상세히, 어퍼 브라켓(411a)의 일 단부는 제2마운팅 플레이트(412)에 체결될 수 있다.
로어 브라켓(411b)은 제2마운팅 플레이트(412)에 고정된 서포터(431)에 의해 지지될 수 있으며, 제2거리 조절부(430)에 의해 승강할 수 있다. 제2거리 조절부(430)는 서포터(431)와 로어 브라켓(411b)의 사이에 위치할 수 있다. 서포터(431)의 일 단부는 제2마운팅 플레이트(412)에 체결되어, 서포터(431)가 수평하게 고정될 수 있다.
제2거리 조절부(430)는 자동 또는 수동으로 로어 브라켓(411b)을 승강하도록 구성될 수 있다. 따라서, 작업자는 한 쌍의 제2닙롤러(410) 간 거리를 용이하게 조절할 수 있다.
제2마운팅 플레이트(412)는 수직하게 배치될 수 있다. 제2마운팅 플레이트(412)는 수직 프레임(413)에 연결되고, 수직 프레임(413)을 따라 수동 또는 자동으로 높이가 조절될 수 있다. 이로써, 한 쌍의 제2닙롤러(410)의 높이가 조절될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전극 시트의 평면도이고, 도 7은 본 발명의 실시에에 따른 커팅 금형을 하측에서 바라본 도면이다.
전극 시트(10)는, 코팅부(11)와 무지부(12)를 포함할 수 있다.
이하, 코팅부(11)는 전극 시트(10)의 중앙부에 위치하고 무지부(12)는 전극 시트(10)의 양측 가장자리에 위치한 경우를 예로 들어 설명한다. 다만, 코팅부(11)와 무지부(12)의 배열이 이에 한정되는 것은 아니다.
코팅부(11) 및 무지부(12)는 전극 시트(10)의 길이 방향으로 연장될 수 있다. 코팅부(11)는 일정한 제1폭(W1)을 가지고, 무지부(12)는 상기 제1폭(W1)보다 좁고 일정한 제2폭(W2)을 가질 수 있다.
전극 시트(10)는 커팅 금형(530)에 의해 절단되어 전극판(P)을 형성할 수 있다. 전극판(P)은 전극판 본체(Pa)와, 상기 전극판 본체(Pa)에 연결된 전극탭(Pb)을 포함할 수 있다.
전극판 본체(Pa)는 코팅부(11)가 절단되어 형성될 수 있고, 전극탭(Pb)은 무지부(12)가 절단되어 형성될 수 있다.
좀 더 상세히, 커팅 금형(530)는 코팅부(11)를 절단하는 제1커팅부(531)와, 무지부(12)를 절단하는 제2커팅부(532)를 포함할 수 있다. 제2커팅부(532)는 제1커팅부(531)에서 외측으로 돌출된 형상일 수 있다.
제1커팅부(531)는 코팅부(11)의 상측에 위치할 수 있고, 제2커팅부(532)는 무지부(12)의 상측에 위치할 수 있다.
제1커팅부(531)는 전극판 본체(Pa)와 대응되는 형상을 가질 수 있고, 제2커팅부(532)는 전극탭(Pb)과 대응되는 형상을 가질 수 있다.
커팅 금형(530)는 폐루프(closed-loop) 형상을 가질 수 있다. 좀 더 상세히, 제1커팅부(531)와 제2커팅부(532)는 연속되게 이어져 폐루프를 이룰 수 있다. 제1커팅부(531)의 양단과 제2커팅부(532)의 양단은 서로 연결될 수 있다.
커팅 금형(530)은 일평면 커팅 금형, 피나클 커버(pinnacle cutter) 또는 딩킹금형(dinking die)으로 명명될 수 있다. 커팅 금형(530)은 내둘레 하단에는 날(530a)이 형성될 수 있다. 금형 커버(530)는 전극 시트(10)를 블랭킹하여 전극판(P)을 형성할 수 있다.
탄성 부재(540)는 커팅 금형(530)가 이루는 폐루프의 내측에 위치할 수 있다.
한편, 어퍼 플레이트(520)의 저면에는 커팅 금형(530)가 적어도 하나, 바람직하게는 복수개가 구비될 수 있다. 이로써, 커팅 유닛(500)은 복수개의 전극판(P)을 동시에 제조 가능하여 생산성이 향상될 수 있다.
이하에서는 커팅 금형(530)가 2개 구비된 경우를 예로 들어 설명한다.
한 쌍의 커팅 금형(530)의 제2커팅부(532)는 서로 반대편을 향해 돌출될 수 있다. 따라서, 어느 하나의 커팅 금형(530)의 제2커팅부(532)는 전극 시트(10)의 일측 가장자리에 위치한 무지부(12)를 커팅할 수 있고, 다른 하나의 커팅 금형(530)의 제2커팅부(532)는 전극 시트(10)의 타측 가장자리에 위치한 무지부(11)를 커팅할 수 있다.
전극판(P)이 픽업된 이후 전극 시트(10)의 코팅부(11)에 남은 부분의 제1방향 폭(g2)은, 한 쌍의 제1닙롤러(310)의 피딩 주기에 따라 조절될 수 있다. 상기 제1방향은 전극 시트(10)의 길이 방향과 나란한 방향을 의미한다.
전극판(P)이 픽업된 이후 전극 시트(10)의 코팅부(11)에 남은 부분의 제2방향 폭(g3)은, 한 쌍의 커팅 금형(530)의 날(530a) 사이의 갭(g3)과 동일할 수 있다. 상기 제2방향은 전극 시트(10)의 길이 방향과 직교하는 방향을 의미한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 로어 플레이트;
    상기 로어 플레이트의 상측으로 이격된 어퍼 플레이트;
    캐리어 필름의 상면에 전극시트를 밀착시켜 상기 로어 플레이트와 상기 어퍼 플레이트의 사이로 피딩(feeding)하는 한 쌍의 제1닙롤러;
    상기 캐리어 필름 및 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 로어 플레이트 및 어퍼 플레이트의 이후에 위치하고, 상기 전극 시트 및 캐리어 필름의 장력을 유지시키는 한 쌍의 제2닙롤러;
    상기 어퍼 플레이트의 저면에 구비되고 상기 전극 시트를 기설정된 형상으로 절단하는 적어도 하나의 커팅 금형; 및
    상기 커팅 금형이 상기 전극 시트는 절단하고 상기 캐리어 필름은 비 절단하는 높이로 상기 어퍼 플레이트를 하강시키는 승강 메커니즘을 포함하고,
    상기 커팅 금형은 폐루프 형상을 갖는
    이차전지의 전극판 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커팅 금형에 의해 형성된 전극판을 픽업하는 픽업부를 더 포함하고,
    상기 픽업부는 상기 상기 캐리어 필름 및 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 한 쌍의 제2닙롤러의 이전에 위치한
    이차전지의 전극판 제조장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 어퍼 플레이트의 저면에 구비되고 상기 커팅 금형보다 더 하측으로 돌출된 탄성부재를 더 포함하는
    이차전지의 전극판 제조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 어퍼 플레이트의 하강 시, 상기 전극 시트를 상측에서 가압하여 상기 전극 시트 및 캐리어 필름의 높이를 조절하는 가압부를 더 포함하는
    이차전지의 전극판 제조장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가압부는,
    상기 전극 시트 및 캐리어 필름의 이동 방향에 대해 상기 어퍼 플레이트의 이전에 위치한 제1가압부; 및
    상기 전극 시트 및 캐리어 필름의 이동 방향에 대해 상기 어퍼 플레이트의 이후에 위치한 제2가압부를 포함하는
    이차전지의 전극판 제조장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 어퍼 플레이트가 상승하면 상기 캐리어 필름의 저면은 상기 로어 플레이트의 상측으로 이격되고,
    상기 어퍼 플레이트가 하강하면 상기 캐리어 필름의 저면은 상기 로어 플레이트에 접하는
    이차전지의 전극판 제조장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 필름은 PET(polyethylene terephthalate) 재질인
    이차전지의 전극판 제조장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 커팅 금형은,
    상기 전극 시트의 코팅부를 절단하는 제1커팅부; 및
    상기 제1커팅부와 이어지고 상기 전극 시트의 무지부를 절단하는 제2커팅부를 포함하는
    이차전지의 전극판 제조장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    릴(reel) 상태의 전극 시트를 언 와인딩시키는 어퍼 롤;
    상기 어퍼 롤에 의해 언 와인딩된 전극 시트를 상기 한 쌍의 제1닙롤러 사이로 안내하는 적어도 하나의 어퍼 가이드 롤러;
    릴(reel) 상태의 캐리어 필름을 언 와인딩시키고 상기 어퍼 롤의 하측에 위치한 로어 롤; 및
    상기 로어 롤에 의해 언 와인딩된 캐리어 필름을 상기 한 쌍의 제1닙롤러 사이로 안내하는 적어도 하나의 로어 가이드 롤러를 더 포함하는
    이차전지의 전극판 제조장치.
  10. 캐리어 필름 및 전극시트가 한 쌍의 제1닙롤러 사이를 통과하며 서로 부착되어 어퍼 플레이트와 로어 플레이트의 사이로 피딩되는 피딩 단계;
    상기 어퍼 플레이트가 상기 로어 플레이트를 향해 하강하여, 상기 어퍼 플레이트의 저면에 구비된 폐루프 형상의 커팅 금형이 상기 캐리어 필름의 상면에 부착된 전극시트를 기설정된 형상으로 절단하여 전극판을 형성하는 커팅 단계; 및
    픽업부가 상기 캐리어 필름 상에서 이동한 상기 전극판을 픽업하는 픽업 단계를 포함하고,
    상기 커팅 단계 시, 상기 커팅 금형은 상기 전극 시트만 절단하고 상기 캐리어 필름은 비절단하는
    이차전지의 전극판 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1닙롤러는 상기 전극시트 및 캐리어 필름을 기설정된 주기에 따라 간헐적으로 피딩하는
    이차전지의 전극판 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 커팅 단계는,
    상기 어퍼 플레이트의 저면에 구비되고 상기 커팅 금형보다 더 하측으로 돌출된 탄성부재에 의해 상기 전극 시트가 가고정되는 과정; 및
    상기 탄성부재가 상기 전극 시트에 접촉한 상태에서 상기 어퍼 플레이트가 더 하강하여 상기 커팅 금형이 상기 전극 시트를 절단하는 과정을 포함하는
    이차전지의 전극판 제조 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 커팅 단계는,
    가압부가 상기 전극 시트를 상측에서 가압하여 상기 전극 시트 및 캐리어 필름의 높이를 조절하는 과정을 더 포함하는
    이차전지의 전극판 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 가압부는,
    상기 전극 시트 및 캐리어 필름의 이동 방향에 대해 상기 어퍼 플레이트의 이전에 위치한 제1가압부; 및
    상기 전극 시트 및 캐리어 필름의 이동 방향에 대해 상기 어퍼 플레이트의 이후에 위치한 제2가압부를 포함하는
    이차전지의 전극판 제조 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 커팅 금형은,
    상기 전극 시트의 코팅부를 절단하는 제1커팅부; 및
    상기 제1커팅부와 이어지고 상기 전극 시트의 무지부를 절단하는 제2커팅부를 포함하는
    이차전지의 전극판 제조 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 커팅 단계 시 상기 캐리어 필름의 저면은 상기 로어 플레이트에 접하고,
    상기 커팅 단계 이후 상기 어퍼 플레이트가 상승하면 상기 캐리어 필름의 저면은 상기 로어 플레이트의 상측으로 이격되는
    이차전지의 전극판 제조 방법.
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